氯碱行业腐蚀性气体氯气中微量水分测量原理说明

技术概述

由于样气为氯气，具有腐蚀性，对于一般的电容法微水分析仪来说，探头敏感元件和电路会因为样气的腐蚀性而失效，即使可以测量也无法维持很长时间。因此采用五氧化二磷（电化学）分析技术。测量原理是五氧化二磷传感器利用电解水分子为氢气与氧气原理。此传感器由一个玻璃材质的圆柱和两根并行的电极组成，根据具体应用来选择电极材质（通常由铂或铑金属丝制成），并在两根电极之间涂有很薄的一层磷酸H3PO4，在两电极之间出现的电解电流，使酸中的水分分解为H2 和O2。此过程的最终产物是五氧化二磷，P2O5 是高吸湿性物质，因此从样气中吸收水分，通过连续的电解过程，样气的水分含量与电解后的水分是应该是平衡的。电极电流与样气中水分含量成比例，信号经过仪器内部信号放大器处理，然后显示并数据读出，其信号放大器是一项专利技术。这种分析仪可以耐酸耐腐，可以测量包括Cl2、HCl、H2S、H2SO4 、HBr、SO2 、SF6 、CO2、C2H2等气体和全部惰性气体，极少数会同磷酸发生化学反应的气体除外。

GB/T5138-2021

根据2021年8月20日国家市场监督管理局、国家标准化管理委员会联合发布的，最新工业用液氯标准GB/T 5138-2021（2022年7月1日实施），标准中明确规定了最新的液氯含量标准及水分含量测定方法。

优等品氯和合格品液氯水分含量均≤0.005%。水分测定依据化工行业标准HGT3941-2007《工业用液氯水分含量的测定 电量法》，HGT3941-2007标准中规定液氯水分测定可采用五氧化二磷原理的液氯水分测定仪。

原理说明:

利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，当被分析的样气进入电解池内，气体中的水分即被涂敷在探头表面的P205 吸湿剂完全吸收，并被加在探头电极上的直流电压电解成氢气和氧气并随样气排出。

测量时其反应过程如下:

P2O5+3H2O→ 2H3PO4    吸湿过程

4H3PO4→2P2O5+6H2↑ + 3O2↑  电解过程

  样气在电解过程中，产生电解电流。根据法拉第电解定律和气体状态方程可导出，在一定温度、压力和流量条件下产生的电解电流正比与气体中的水含量，只要测量出电解电流的大小即可测出气体的含水量。

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